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基于BP网络由横波波速确定黏性土地基承载力的校正方法

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1、19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202110762156.3 (22)申请日 2021.07.06 (71)申请人 中国铁路设计集团有限公司 地址 300000 天津市滨海新区自贸试验区 (空港经济区) 西二道82号丽港大厦 201 申请人 中国国家铁路集团有限公司 (72)发明人 马元李志华崔庆国杨国俊 秦海旭祁晓雨周学明刘永高 郭云苗鑫淼 (74)专利代理机构 天津市君砚知识产权代理有 限公司 12239 代理人 张东浩 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2。

2、020.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 基于BP网络由横波波速确定黏性土地基承 载力的校正方法 (57)摘要 本申请提供了一种基于BP网络由横波波速 确定黏性土地基承载力的校正方法, 包含获取场 地的横波波速样本值和标贯击数样本值; 进行回 归曲线拟合, 得到第一拟合曲线; 获取场地的横 波波速实测值, 并输入至BP网络中, 根据BP网络 输出的预测值, 得到第二拟合曲线; 利用第二拟 合曲线对第一拟合曲线进行校正, 得到校准曲 线, 查找对应标贯击数, 根据得到的标贯击数与 获取的实测孔隙比, 利用规范查表确定地基承载 力。 本发明利用神经网络在进行线性回归拟。

3、合后 充分考虑非线性因素, 对拟合曲线进行校正。 与 常规勘察方法相比, 能够大幅减弱外界因素对地 勘进度的影响, 减少原位测试实物工作量, 为更 好更快地确定黏性土地基承载力提供了新的技 术手段。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 113204830 A 2021.08.03 CN 113204830 A 1.一种基于BP网络由横波波速确定黏性土地基承载力的校正方法, 其特征在于, 包括: S1、 获取场地的横波波速样本值和标贯击数样本值; S2、 对所述横波波速样本值和标贯击数样本值进行回归曲线拟合, 得到第一拟合曲线; S3、 获取场地的横波波速实测值, 并输入至训练好的BP网。

4、络中, 根据BP网络输出的预测 值, 进行曲线拟合, 得到第二拟合曲线; S4、 利用第二拟合曲线对第一拟合曲线进行校正, 得到校准曲线; S5、 根据场地的横波波速实测值, 利用校准曲线查找对应标贯击数, 根据得到的标贯击 数与获取的实测孔隙比, 利用规范查表确定地基承载力。 2.根据权利要求1所述的基于BP网络由横波波速确定黏性土地基承载力的校正方法, 其特征在于, 在S1中, 获取场地横波波速时, 包括以下方法: 采用小间距采集横波数据集合, 对横波数据集合中的横波数据进行处理和反演, 得出 高精度横波波速数值; 对高精度横波波速数值计算场地横波波速数值交点, 提取指定地区的横波波速; 。

5、对获取的场地横波波速进行统计分析, 对场地横波波速进行正态分布拟合, 滤除落在 小概率区间的横波波速异常点。 3.根据权利要求2所述的基于BP网络由横波波速确定黏性土地基承载力的校正方法, 其特征在于, 采集横波数据时, 采集道间距设置为510m, 保持检波器的一致性大于95%, 原 始数据信噪比大于2。 4.根据权利要求1所述的基于BP网络由横波波速确定黏性土地基承载力的校正方法, 其特征在于, 在步骤S2中, 进行回归曲线拟合时, 将所述横波波速样本值和标贯击数样本值 输入EXCEL中, 形成散点图图表, 并在散点图图表中添加趋势线, 根据R2值选择曲线类型, 形 成第一拟合曲线。 5.根。

6、据权利要求2所述的基于BP网络由横波波速确定黏性土地基承载力的校正方法, 其特征在于, S3中, 所述BP网络按照如下过程训练: 将所述横波波速样本值和标贯击数样本值, 进行数据清洗后分为训练集和测试集; 将训练集中的横波波速样本值和标贯击数样本值输入构建的BP网络中进行非线性拟 合训练; 所述BP网络为三层神经网络包括输入层、 隐含层和输出层; 从输入层到隐含层和隐含 层到输出层的传递函数分别采用logsig函数和purelin函数; 利用训练后的网络参数, 输入测试集的横波波速样本值, 进行网络预测, 根据输出的标 贯击数预测值与测试集对应的标贯击数样本值, 进行误差计算; 误差满足预设阈。

7、值时, 训练 结束。 6.根据权利要求1所述的基于BP网络由横波波速确定黏性土地基承载力的校正方法, 其特征在于, 在S3中, 根据BP网络输出的预测值, 进行曲线拟合, 得到第二拟合曲线时, 采用 如下公式计算拟合度: 其中, R22为第二拟合曲线的拟合度, SSE为输入数据与输出的预测值的残差平方和, SST 权利要求书 1/2 页 2 CN 113204830 A 2 为输入数据与输出的预测值的总平方和。 7.根据权利要求6所述的基于BP网络由横波波速确定黏性土地基承载力的校正方法, 其特征在于, 利用第二拟合曲线对第一拟合曲线进行校正时, 包括: S401、 将第一拟合曲线和第二拟合曲。

8、线, 置于同一坐标系中; S402、 采用滑动阈值窗对两曲线进行扫描, 当任意点位出现, 两曲线之间的间隔大于滑 动阈值窗的阈值时, 查找该点位横坐标对应的两个原纵坐标, 根据预设算法计算新纵坐标, 并更新该点位的坐标值; 作为修正后的第一拟合曲线中该点位的坐标值, 形成新第一拟合 曲线; S403、 以滑动阈值窗的中心轨迹作为新第二拟合曲线, 减小滑动阈值窗的阈值, 对新第 二拟合曲线和S402中新第一拟合曲线, 再次进行扫描, 并重复S402, 最终形成校正曲线。 8.根据权利要求7所述的基于BP网络由横波波速确定黏性土地基承载力的校正方法, 其特征在于, 所述预设算法采用如下公式计算得出。

9、: 其中, y为新纵坐标, R12为第一拟合曲线的拟合度, R22为第二拟合曲线的拟合度, y1为第 一拟合曲线中该点的纵坐标, y2为第二拟合曲线中该点的纵坐标。 9.根据权利要求1所述的基于BP网络由横波波速确定黏性土地基承载力的校正方法, 其特征在于, 在步骤S5中, 根据规范查表采用如下方法确定地基承载力: 根据标贯击数查取规范表, 得到对应标贯击数黏性土的塑性状态和液性指数; 根据实测值或地区经验值, 确定指定区域的黏性土孔隙比范围; 根据液性指数和孔隙比, 确定黏性土的地基承载力。 权利要求书 2/2 页 3 CN 113204830 A 3 基于BP网络由横波波速确定黏性土地基承。

10、载力的校正方法 技术领域 0001 本发明涉及高速铁路黏性土地基承载力确定技术领域, 具体涉及一种基于BP网络 由横波波速确定黏性土地基承载力的校正方法。 背景技术 0002 铁路建设正由数量规模型向质量效益型转变, 而且建设区域也逐渐向艰险复杂山 区、 森林区、 高陡地形、 高海拔等区域拓展, 越来越多的新建铁路要穿越地形地质条件十分 复杂的山区, 同时还面临日益增强的环保、 工期要求, 常规勘探手段越来越难以满足高铁的 精度高和工期紧的勘察要求。 不仅如此, 山区地形地质条件普遍复杂, 不良地质体类型繁 多, 如何提高勘探精度, 避免遗漏重大不良地质也是工程勘察面临的重大挑战。 要为建设精。

11、 品铁路工程提供基础保障, 需要强化基础勘察工作。 0003 地基承载力是高速铁路设计的重要指标之一, 是工程勘察需要提供的重要岩土参 数。 不同地基承载力的桥梁、 路基等工程, 工程造价差异极大, 地基承载力的不准确可能导 致项目资金预算不准确, 使得项目难以推进。 不同的地基承载力也影响施工工艺及防护措 施的选取, 地基承载力不准确将带来极大的质量、 安全问题。 地基承载力是施工方法选择的 依据, 是进行科学管理及正确评价经济效益、 确定结构上的荷载、 确定结构的类型及尺寸、 制定劳动定额、 材料消耗标准等的基础。 0004 岩土一般分为盖层与基岩, 基岩承载力一般较高, 对工程建设安全影。

12、响较小。 黏性 土作为常见岩土, 其承载力往往不均一, 受含水率、 孔隙比、 成因及形成年代影响较大, 对工 程造价及措施选择影响较大。 0005 在勘察设计阶段, 确定黏性土地基承载力主要有三种方法:(1) 原位测试法: 通过 现场直接试验确定承载力 (如平板载荷、 标准贯入试验) ;(2) 理论公式法: 根据实测的土的 抗剪强度指标, 利用理论公式计算承载力的方法;(3) 规范表格法: 根据室内试验指标、 现场 测试指标或野外鉴别指标 (如密实度、 孔隙比) , 通过查规范所列表格得到承载力的方法。 0006 三种方法都依赖钻机原位钻探的成果。 其中, 原位测试测量深度有限, 耗时耗力; 。

13、理论公式法和规范表格法也依赖钻探取得的样品和原位测试成果, 工作量大, 测试周期长, 而且受地形限制显著, 难以解决目前铁路工程勘探遇到的难题。 而且这几种方法往往以点 带面, 无法得到连续的地质成果, 达不到设计精度及调整的需要, 也无法在缺乏钻探的情况 下确定指定位置的地基承载力。 0007 对于越来越高的高铁地质勘察要求, 目前常用的确定地基承载力技术存在不同程 度的不足, 亟需一种简便快捷的实用方法来解决这种难题。 发明内容 0008 鉴于以上勘察难题及需求, 本申请实施例致力于提供一种基于BP网络由横波波速 确定黏性土地基承载力的校正方法, 通过对横波波速进行线性回归得出横波波速与标。

14、贯击 数的关系, 利用BP网络对线性回归曲线进行校正, 在对勘测数据进行线性拟合的同时, 充分 说明书 1/8 页 4 CN 113204830 A 4 考虑数据的非线性因素, 能更精准的预测标贯击数, 从而通过规范表确定地基承载力, 实现 了能够大幅减弱气温、 林区、 交通和地形等因素对地勘进度的影响, 减少原位测试实物工作 量, 大幅提高地质勘察效率。 0009 本发明提供一种基于BP网络由横波波速确定黏性土地基承载力的校正方法, 包 括: S1、 获取场地的横波波速样本值和标贯击数样本值; S2、 对所述横波波速样本值和标贯击数样本值进行回归曲线拟合, 得到第一拟合 曲线; S3、 获取。

15、场地的横波波速实测值, 并输入至训练好的BP网络中, 根据BP网络输出的 预测值, 进行曲线拟合, 得到第二拟合曲线; S4、 利用第二拟合曲线对第一拟合曲线进行校正, 得到校准曲线; S5、 根据场地的横波波速实测值, 利用校准曲线查找对应标贯击数, 根据得到的标 贯击数与获取的实测孔隙比, 利用规范查表确定地基承载力。 0010 在本发明的一个实施例中, 通过对横波波速进行线性回归得出横波波速与标贯击 数的关系, 利用BP网络对线性回归曲线进行校正, 在对勘测数据进行线性拟合的同时, 充分 考虑数据的非线性因素, 能更精准的预测标贯击数, 从而通过规范表确定地基承载力。 0011 优选的,。

16、 在S1中, 获取场地横波波速时, 包括以下方法: 采用小间距采集横波数据集合, 对横波数据集合中的横波数据进行处理和反演, 得出高精度横波波速数值; 对高精度横波波速数值计算场地横波波速数值交点, 提取指定地区的横波波速; 对获取的场地横波波速进行统计分析, 对场地横波波速进行正态分布拟合, 滤除 落在小概率区间的横波波速异常点。 0012 进一步优选的, 采集横波数据时, 采集道间距设置为510m, 保持检波器的一致性 大于95%, 原始数据信噪比大于2。 0013 进一步优选的, 在步骤S2中, 进行回归曲线拟合时, 将所述横波波速样本值和标贯 击数样本值输入EXCEL中, 形成散点图图表, 并在散点图图表中添加趋势线, 根据R2值选择 曲线类型, 形成第一拟合曲线。 0014 进一步优选的, S3中, 所述BP网络按照如下过程训练: 将所述横波波速样本值和标贯击数样本值, 进行数据清洗后分为训练集和测试 集; 将训练集中的横波波速样本值和标贯击数样本值输入构建的BP网络中进行非线 性拟合训练; 所述BP网络为三层神经网络包括输入层、 隐含层和输出层; 从输入层到隐含层和 隐含。

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